5万吨每年甲醛固定床反应器课程设计参考
年产5万吨甲醛的工艺设计——甲醇混合气过热器的设计
目录摘要 (1)1. 概述 (3)1.1 甲醛的物化性质 (3)1.1.1 甲醛的物理性质 (3)1.1.2 甲醛的化学性质 (3)1.2 甲醛的用途 (4)1.3 甲醛工业的发展及需求状况 (4)1.4 甲醛的生产方法 (5)1.4.1 尾气循环法 (5)1.4.2 传统银法 (6)1.4.3 甲缩醛氧化法 (6)1.4.4 其他方法 (6)1.5 工艺流程简述 (6)2. 甲醇混合气过热器的选择 (6)2.1 过热器在工业中的应用 (7)2.2 过热器的种类 (7)3.过热器方案的确定 (9)4.原料、辅助原料 (10)5. 过热器的基本计算 (10)5.1定性温度及物体性质参数 (10)5.2 计算热流体的用量 (11)5.2.1 冷流体需要吸收的热量 (11)5.2.2 热流体的用量 (12)5.3 计算平均传热温差 (12)5.4估算传热面积 (13)5.5 过热器的选择及其工艺结构尺寸 (13)5.5.1选择过热器的类型规格 (13)5.5.2其他附件 (13)5.6 核算压强降 (14)5.6.1管程压强降 (14)5.6.2 壳程压强降 (15)5.7 核算总传热系数 (16)α (16)5.7.1.管程对流传热系数iα (16)5.7.2壳程对流传热系数5.8污垢热阻 (17)5.9 总传热系数K0 (17)6. 换热器主要结构尺寸和计算结果 (18)结束语 (20)谢辞 (21)参考文献..................................................... 错误!未定义书签。
年产5万吨甲醛的工艺设计——甲醇混合气过热器的设计摘要：甲醛是重要的化工产品。
这篇文章主要介绍了甲醛的性质及用途，主要生产方法、市场前景及发展趋势。
本文主要承担过热器的设计。
根据物料衡算和热量衡算结果，确定了过热器的工艺参数、类型及特征尺寸。
并对过热器进行了流力学和热力学的衡算，结果表明所设计的过热器符合要求。
年产5万吨聚甲醛项目项目建议书
年产5万吨聚甲醛项目项目建议书、企业基本情况河南省淇县华源化工有限公司始建于1973年，隶属于淇县发改委，现有职工850人，其中工程技术人员125人，中级及中级以上职称的科技人员68人。
占地面积15万平方米，固定资产原值1.3亿元，固定资产净值1.05万元。
企业主导产品年生产能力：甲醇7万吨、甲醛2万吨，是中原周边省市醇类、醛类加工生产规模最大的企业之一。
企业重视科技进步和产品质量，以煤为原料生产甲醇工艺在国内属于首创。
目前，现有甲醇生产装置采用了国家“九五” 科技重点推广项目中的6项高科技技术，生产过程中的主要工序全部实现了计算机控制。
生产技术装置属于九十年代国内先进水平。
产品质量长期保持优于GB338 —85标准，主要指标达到联邦AA级标准，“企腾”牌甲醇先后荣获“中国金奖产品博览会金奖”、“上帝信得过产品”省消协“用户满意产品”等荣誉，在用户中视为免检产品。
产品畅销于京、津、沪、江苏、湖北、山东等20多个省市和地区，取得了较好的经济效益，各项经济技术指标在同行业中处于优势地位。
企业先后荣获“省AAA 级信用企业”、“省科技进步先进集体”、“省‘安康杯’优胜企业”、“学邯钢先进单位”、“市科技开发先进单位”、“市五一”劳动奖状、“市质量管理先进单位”、“市安全文明生产先进集体”、“市重合同守信用单位”等荣誉。
二、项目产品方案及建设规模1、产品方案：聚甲醛树酯2、规模：年产聚甲醛树酯5万吨3、质量标准：质量标准按ASTM规格要求。
三、项目产品简介聚甲醛学名聚氧亚甲基，英文名称为Acetalresin,Polyoxymethylene,Polyacetal, 简称为POM，俗称赛钢。
聚甲醛是由三聚甲醛经溶液聚合、本体聚合、辐射聚合或气相聚合后，再用酯化或醚化等方法，使端基封闭，造粒而得。
聚甲醛分为均聚甲醛和共聚甲醛两种，均聚甲醛由无水聚甲醛聚合而得，共聚甲醛是由三聚甲醛与少量二氧戊环的共聚产物。
年产5万吨甲醛生产车间氧化工段工艺设计
目录摘要....................................................................................... 错误!未定义书签。
1.设计任务书........................................................................ 错误!未定义书签。
1.1项目 (1)1.2设计内容 (1)1.3设计规模 (1)1.4设计依据 (1)2. 甲醛的性质及用途 (2)2.1甲醛简介 (2)2.2甲醛的物理性质 (3)2.3甲醛的化学性质 (3)2.4甲醛的用途 (4)2.5甲醛的主要技术指标 (5)3. 甲醛生产工艺流程介绍 (5)3.1工艺流程 (5)3.2 生产工艺影响因素 (7)3.3 主要工艺指标 (9)4. 氧化工段的工艺计算 (11)4.1 计算依据 (11)4.2 物料衡算 (11)4.3 热量衡算 (16)5. 氧化器的计算及选型 (18)5.1 氧化器直径 (18)5.2 热锅炉的主要尺寸 (19)5.3 氧化器下部的急冷段 (20)5.4 废锅辅助设备—汽包 (20)6. 主要定型设备和工艺管道选型 (21)7. 安全生产与“三废”处理 (22)7.1车间生产标准 (22)7.2 三废处理 (22)参考文献 (24)年产5万吨甲醛生产车间氧化工段工艺设计摘要：本设计为年产5万吨37.2%甲醛水溶液的生产车间氧化工段工艺设计，本设计采用银催化法工艺，根据设计要求对工艺流程进行了选择与论证，对整个装置进行了物料与能量的衡算，对氧化器进行了设计及选型，同时对本装置的安全生产与“三废”治理及厂房布置作了相关讨论。
关键词：甲醛；甲醇；工艺；氧化器。
1.设计任务书1.1项目甲醛生产工艺流程的设计1.2设计内容甲醛车间工艺设计1.3设计规模1.年产：50万吨2.年生产日：300天3.日生产能力：500000/300=1666.67吨1.4设计依据该设计说明书是依据湖北宜化分公司浠水福瑞德化工有限公司的生产技术资料的基础上,并结合设计任务书的内容年产量50万吨甲醛和生产管理规范的相关文件而设计的。
2_5万吨_年甲醛装置节能方案设计_赵雪源
节能技术2.5万吨/年甲醛装置节能方案设计赵雪源（北京华福工程有限公司 北京100013）摘要本文介绍了甲醛银催化法生产的工艺流程和生产特点。
基于夹点分析理论，对某甲醛装置进行了各个环节的能量平衡分析和火用分析，并提出了相应的改进流程。
以年产甲醛15万吨的甲醛装置为例进行计算，每年可节约运行费用500万元，其经济效益极其显著。
关键词 甲醛节能 夹点分析 用能优化 工艺改进目前工业甲醛的生产一般采用甲醇氧化法，主要是银催化剂法。
甲醇氧化制甲醛是以热加工为主的能量密集型生产过程，银催化剂法使用银丝网或铺成薄层的银粒为催化剂，控制甲醇过量，反应温度较高，约为600℃～720℃。
反应过程涉及氧化和脱氢两个主要反应，约有50%～60%的甲醛是由氧化反应生成的，其余的甲醛则由脱氢反应生成。
总反应是一个放热反应过程，副反应较多，其副产物有CO、CO2、H2、甲酸等，其中高温反应产物热量以及甲醛吸收等低温位热量的有效回收利用是降低装置能耗的关键。
多年来，我国甲醛工业存在生产工艺和产品规格单一、装置规模过小、原料甲醇单耗偏高、单位甲醛生产能耗高等问题，当前甲醛装置的节能主要侧重单体设备或者局部过程的用能改进，较少从系统全局(节能降耗，减污增效的清洁生产系统)的高度研究甲醛装置与其它工艺之间的热联合或者综合考虑全厂范围的低温热回收利用。
因此，全局用能优化改造工艺对降低甲醛生产过程的物耗能耗具有十分重要的意义。
目前全国大约有600家甲醛生产厂家，生产量达到2000万吨以上。
如果通过技术改造达到节能10%的目标，那么每年可以节约蒸汽2000×7000×0.1 = 140万吨。
按每吨蒸汽260元计算，年节约运行费用140×260 = 3.64亿元左右。
其节能效益显著，市场空间巨大。
1 甲醛装置用能现状及存在问题分析目前甲醛生产装置多是利用甲醛在银催化剂上的氧化和脱氢反应进行的。
装置设备主要包括蒸发器、过热器、反应器、吸收塔等,工艺中采用甲醇过量,反应温度控制在650℃左右，生产工艺流程如图1所示。
固定床反应器设计
孔隙率分布
4、流体在固定床中流动的特性
流体在固定床中的流动情况较之在空管中的流动要复杂得多。 固定床中流体是在颗粒间的空隙中流动，颗粒间空隙形成的孔道 是弯曲的、相互交错的，孔道数和孔道截面沿流向也在不断改变。
空隙率是孔道特性的一个主要反映。在床层径向，空隙率分布的 不均匀，造成流速分布的不均匀性。
催化剂微孔内的扩散过程对反应速率有很大的影响。反应物进入微孔后， 边扩散边反应。如扩散速率小于表面反应速率，沿扩散方向，反应物浓度 逐渐降低，以致反应速率也随之下降。采用催化剂有效系数对此进行定量 的说明。
实际催化反应速率 催化剂化剂内表面与外温度, 浓度相同时的反应速率
rP rS
结论：当 ≈1时，反应过程为动力学控制，当 ＜1时，反应过程为内
扩散控制。
内扩散不仅影响反应速率，而且影响复杂反应的选择性。如平行反应中， 对于反应速率快、级数高的反应，内扩散阻力的存在将降低其选择性。又 如连串反应以中间产物为目的产物时，深入到微孔中去的扩散将增加中间 产物进一步反应的机会而降低其选择性。
注意事项：
固定床反应器内常用的是直径为3~5mm的大颗粒催化剂，一般难 以消除内扩散的影响。实际生产中采用的催化剂，其有效系数为 0.01～1。因而工业生产上必须充分估计内扩散的影响，采取措施 尽可能减少其影响。在反应器的设计计算中，则应采用考虑了内扩 散影响因素在内的宏观动力学方程式。
外扩散过程
流体与催化剂外表面间的传质。
NA kcASe cGA cSA
在工业生产过程中，固定床反应器一般都在较高流速下 操作。因此，主流体与催化剂外表面之间的压差很小， 一般可以忽略不计，因此外扩散的影响也可以忽略。
结论：外扩散的影响也可以忽略。
年产5万吨甲醇氧化制甲醛工艺生产过程设计
年产5万吨甲醇氧化制甲醛工艺生产过程设计The Design of Production Process of Formaldehyde byMethanol Oxidation(50kt/a)目录摘要 (I)Abstract (II)引言 (1)第一章甲醇氧化制甲醛工艺进展 (2)1.1甲醛简介 (2)1.2制甲醛的意义 (2)1.3甲醛生产现状及发展前景 (2)1.4工业上制备甲醛的方法 (3)1.4.1 银催化氧化甲醇制甲醛 (3)1.4.2铁钼法氧化甲醇制甲醛 (3)1.4.3 甲醇脱氢制甲醛 (4)1.5 Aspen Plus的简介 (5)1.5.1Aspen Plus的介绍 (5)1.5.2Aspen Plus的应用 (5)1.6 本课题研究的主要内容 (6)第二章甲醇氧化制甲醛生产工艺流程 (7)2.1工业生产甲醛制备方法对比 (7)2.2甲醛工艺流程 (7)2.2.1工艺条件的确定 (7)2.2.2反应原理 (7)2.2.3反应工艺过程描述 (8)第三章流程模拟 (10)3.1流程模拟概述 (10)3.1.1氧化反应工段 (11)3.1.2气液分离模块 (15)3.1.3吸收模块 (17)3.1.4精馏模块 (19)结论 (22)致谢................................................................................................................ 错误!未定义书签。
参考文献 (23)年产5万吨甲醇氧化制甲醛工艺生产过程设计摘要：甲醛是有机化工重要的基本原料，应用非常广泛。
甲醇氧化制甲醛是工业生产甲醛的主要途径。
本设计采用Aspen plus软件，对铁钼法甲醇氧化制甲醛生产工艺进行了模拟与优化。
通过Aspen plus软件，对甲醛生产工艺模拟与优化，得出的工艺条件为：反应器的反应温度285℃，压力1bar，精制塔主要条件为：进料甲醛的流量168.315kmol/h，理论板数为36块，进料位置为第16块，压力3bar，回流比 3.6。
五万吨年甲醇制甲醛物料平衡及其单吨消耗
1五万吨/年甲醇制甲醛物料平衡及其单吨消耗年产5万吨甲醛装置，年生产日按330天计1-3单吨消耗及产汽量本物料平衡据国内某大型厂实际查定数据测算，其演算过程示意见附件1;附件1, 5万吨甲醛物料与能量平衡演算过程示意:加甲醇量加空气量CH3OH H2O O2 N2 H2O2804.437 9.850006 2814.2875kg/h 798.6491 2934.465 69.97688 3803.0912Nm3/h87.70491 0.547189 88.2521kmol/h 35.65398 131.0029 3.123968 169.7809kmol/h以出口反算2807.2086 9.859739 2817.0684kg/h87.7252693 0.547763 88.273kmol/h物料表燃烧热0 0.849 0 42 1.13 0.052344 1.78062 0 0 0 燃烧热0 283 280 565 727 890.31密度 1.964 1.25 1.429 0.089 1081 790 0.714 990 1.25 1.23 分子量44 28 32 2 30 32 16 18 28 46 组份CO2 CO O2 H2 HCHO CH3OH CH4 H2O N2 HCOOH尾气(V/V)0.0310 0.0030 0.004 0.15 0.002 0.000072 0.002 0.04963 0.758298 05.3555 0.5183 0.6910 25.9139 0.3455 0.0124 0.3455 8.5740 131.0029 0.0000产品(M/M) 0.3743 0.012 0.6136 0.0001加蒸汽量H202533.3151kg/h140.7397kmol/h45.81201.0000172.75911.0000生成蒸汽kg/h78.76684 2.367424215.207632 0.0137242绝对压力温度蒸汽比容蒸汽密度液体焓蒸汽焓汽化热反应生成蒸汽kPa m3/kg kg/m3kJ/kg kJ/kg kJ/kg kg/h 350 138.8 0.524 1.9074 583.76 2736.1 2152.3400 143.4 0.463 2.1618 603.61 2742.1 2138.5 -2555.58272363.005 75.75758 0 3873.73737 0.6313131 6313.1313kg/h 反应需甲醇尾气甲醇量产品甲醇量生甲醇量生甲醇单耗甲醇转化率甲醛选择性甲醛收率CH30H+1/202 HCH0+H20 CH30（反）CH30H（尾）CH30（H 产）kg/tCH30H2731.0530 0.398037 75.7575758 2807.2086kg/h 2817.068 0.446224 0.972871 0.926967 0.901819 CH30H+3/202 C02+2H20 反应选择性CH30H+02R1 R2 R3 R4 R5 R6 CH30H+H20.619283 0.307684 0.062751 0.006073 0.004048 0.000161 1.00 CH30H+02投料氧醇比水醇比甲醇空气水配料浓度配料后甲M/M0.4064 1.64617856 1 1.93537 1.646179 醇/ 配料0.5192174后水。
每年生产16万吨甲醛——固定床反应器设计
摘要摘要：本文以摩尔比为甲醇：氧气：水：氮气=1：0.756:0.276:2.844进入列管式固定床反应器，于350℃、0.5MPa下经铁钼催化剂催化氧化生产50级工业甲醛16Mt。
经过工艺计算和反应器的设计，本文采用双塔并联，单个反应器的直径为2300mm，反应管长35.43m，列管4045根，填充催化剂116234kg。
关键词：甲醛；甲醇；铁钼催化法；固定床反应器AbstractAbstract: In this paper, materials that the molar ratio of methanol: oxygen: water: nitrogen = 1:0.756:0.276:2.844 fed to the tubular fixed bed reactor at 350 ℃ and 0.5MPa and produce 16Mt industrial formaldehyde of 50% with iron-molybdenum catalyst. After process calculate and design of the reactor, we use twin paralleled towers, the diameter of everyone reactor is 2300 millimeter, the reaction tube length is 35.43meter, 4045 tube, and catalyst is 116234kg.Key words: Formaldehyde; Methanol; Iron-molybdenum catalytic method; Fixed-bed reactor前言甲醛是重要的有机化工基础原料，是甲醇最重要的衍生物产品之一，甲醛的用途十分广泛，主要用于生产脲醛、酚醛、聚甲醛和三聚氰胺等，也用于生产医药产品、农药和染料以及消毒剂、杀菌剂、防腐剂等。
固定床反应器设计计算讲课文档
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5.设计实例
反应热公式
平衡常数公式
4次方
Enzhou Liu, Northwest University, Xi’an
现在二十三页，总共三十七页。
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范德霍夫方程
现在二十四页，总共三十七页。
5.设计实例
Enzhou Liu, Northwestቤተ መጻሕፍቲ ባይዱUniversity, Xi’an
（6-60）
设计方程和操作方程联立求解，可求W。当动力学方程比较复杂
时，难以得到解析解。一般采用数值积分或图解法计算。
Enzhou Liu, Northwest University, Xi’an
现在十三页，总共三十七页。
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图解法步骤
1）由式（6-60）在 xA~T 图中作绝热操作线；
0 FA0 FA0 xA0 (rA )
床层高度
L W
S B
一般，固定床反应器换热比较困难，很难做到等温操作，此
法仅用于对反应器进行估算。
或等温反应器
Enzhou Liu, Northwest University, Xi’an
u
dCA dl
B (rA )
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L
L
dl
u
dC CA0
Enzhou Liu, Northwest University, Xi’an
现在九页，总共三十七页。
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4.1 等温反应器的计算(P173) 床层温度均匀一致，反应速率常数为常数，反应速度仅与浓度
有关。按一维拟均相处理，设计方法与PFR相似。
对右图固定床反应器取一微元段进行物料衡算
年产5万吨甲醇工艺设计word版本
年产15万吨甲醇工艺设计With an Annual Production Capacity of 150 Thousand Tonsof Methanol Process Design年产15万吨甲醇工艺设计摘要：甲醇是一种极重要的有机化工原料，也是一种燃料，是碳一化学的基础产品，在国民经济中占有十分重要的地位。
近年来，随着甲醇下属产品的开发，特别是甲醇燃料的推广应用[1]，甲醇的需求大幅度上升。
为了满足经济发展对甲醇的需求，开展了此15万t/a 的甲醇项目。
设计的主要内容是进行物料衡算、热量衡算和主要设备的计算。
本设计采用低压下利用Lurgi工艺合成甲醇;三塔精馏工艺精制甲醇，并对常压精馏塔进行工艺设计，设计出塔径为1600mm、填料层高度为17800mm、塔高为25640mm的填料精馏塔;此外严格控制三废的排放，充分利用废热，降低能耗，保证人员安全与卫生。
关键词: 工艺流程；甲醇合成；气体精馏With an Annual Production Capacity of 150 Thousand Tons ofMethanol Process DesignAbstract: Methanol is a kind of very important organic raw materials, also a kind of fuel and the basis of chemicals products. Methanol occupies an important position in national economy. With the development of methanol affiliate products, especially the application of methanol fuel [1], the demand of methanol is rising sparkly. In order to meet the need of economic development of methanol, we carry out the project of 150 thousand t/a methanol. The main content of design are material balance, energy balance and the design of main equipment. The Lurgri technique is used for synthesizing methanol; Methanol is refined by three towers distillation process, and this process choose to design the atmospheric distillation tower, which packing column height is 17800mm, the diameter of tower is 1600 mm, the total height is 25640mm; In addition to strictly control the “three waters” emissions, this process make full use of water heat, reduce the energy consumption and safeguard personnel safety and hygiene.Key word: technological process; methanol synthesis; the methanol distillation引言甲醇是当代中国煤制化学品中最具代表性的产品，产能大、使用范围广、后续产品多、大规模生产技术成熟，无疑是煤化工产业最重要的产品。
5万吨新工艺甲醛生产线可研报告
长葛市金源纸业有限公司年产5万吨新工艺甲醛生产线可行性研究报告长葛市金源纸业有限公司2012年2月目录第一章总论 ......................................................... 错误！未定义书签。
一、项目概况 ..................................................... 错误！未定义书签。
二、项目编制依据 ............................................. 错误！未定义书签。
三、报告研究内容 ............................................. 错误！未定义书签。
四、简要结论 ..................................................... 错误！未定义书签。
五、主要经济指标 ............................................. 错误！未定义书签。
第二章项目背景 ................................................. 错误！未定义书签。
一、广西旅游产业总体布局 ............................. 错误！未定义书签。
二、桂林市经济发展现状 ................................. 错误！未定义书签。
三、桂林市旅游房地产发展现状及展望......... 错误！未定义书签。
四、观光农业现状及发展前景 ......................... 错误！未定义书签。
第三章项目建设的重要性和必要性................. 错误！未定义书签。
一、加快农业产业结构调整 ............................. 错误！未定义书签。
二、加快推进城乡一体化进程 ......................... 错误！未定义书签。
年产5万吨甲醇氧化制甲醛工艺及反应器设计 (1)
学士学位论文年产5万吨甲醇氧化制甲醛工艺及反应器设计姓名：学号：************指导教师：院系（部所）：化学化工系专业：化学完成日期：2010年6月1日枣庄学院学士学位论文作者声明本人声明：本人呈交的学位论文是本人在导师指导下取得的研究成果。
对前人及其他人员对本文的启发和贡献已在论文中作出了明确的声明，并表示了谢意。
论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人和其它机构已经发表或者撰写过的研究成果。
本人同意学校根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》等有关规定保留本人学位论文并向国家有关部门或资料库送交论文或者电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权枣庄学院可以将本人学位论文的全部或者部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其它手段复制和汇编学位论文（保密论文在解密后应遵守此规定）。
作者签名：日期：年月日摘要甲醛作为一种基础化工产品，一直都有着广泛的需求市场。
本文在阅读大量文献的基础上，论述了甲醇、甲醛的主要理化性质及工业用途，总结并比较了目前国内外工业上合成甲醛的主要方法及生产状况，选择用银催化剂进行了年产5万吨甲醇氧化制甲醛的工艺设计，探讨了由甲醇氧化合成甲醛的具体工艺路线和条件、催化剂的保护、主要设备的操作控制参数和作用、主要工段具体的物料衡算与能量衡算，并以以上工艺数据为基础，进行了核心设备——三段式反应器的设计，包括每段的工艺参数、选用材料、具体尺寸、段与段之间的连接方式，并绘有各部分装配图。
关键词：甲醇氧化制甲醛；工艺设计；电解银；催化剂；反应器设计AbstractAs a basical chemical products, formaldehyde has been always demand for a broad market. In this paper, based on a lot of reading, I discussed the main physical and chemical properties and industrial uses of methanol and formaldehyde, summarized and compared the existing domestic and international industrial major synthesis technology of formaldehyde and production conditions, choosed silver as the catalysts to design the technology of the annual output of 50,000 tons of methanol oxidation to formaldehyde, I explored the specific process routes and the conditions, the main operation of equipment control parameters and functions, the main section in the specific mass balance and energy balance. Based on these peocess data, I designd the core equipment – three-stage reactor, including each piece of process parameters, material selection, specific size, section and paragraph of the connection between, and painted parts of the assembly drawing.Key-words：methanol oxidation to formaldehyde; technology design; electrolytic silver; catalyst; reactor design目录第1章绪论 (1)1.1甲醇、甲醛的主要理化性质及工业用途 (1)1.1.1甲醇理化性质 (1)1.1.2甲醇的主要工业用途 (2)1.1.3甲醛的理化性质 (3)1.1.4甲醛的主要工业用途及相关问题 (4)1.2由甲醇制甲醛的工艺方法概述 (5)1.2.1主要的工艺状况 (5)1.2.2两种主要工艺路线的比较 (7)1.3甲醛的生产 (7)1.3.1我国的生产情况 (7)1.3.2世界上的生产情况 (8)第2章年产5万吨甲醇制甲醛工艺设计 (9)2.1总述 (9)2.2工艺流程 (9)2.2.1反应段流程 (9)2.2.2吸收段流程 (10)2.2.3主要设备的工艺指标 (10)2.3关于催化剂 (11)2.3.1银氧化法对催化剂的技术指标和要求 (11)2.3.2催化剂活性下降的原因 (12)2.3.3生产过程中的防范措施 (13)2.4物料衡算 (13)2.4.1产品物料衡算 (13)2.4.2原料气物料衡算 (14)2.4.3关于反应产物的衡算 (14)2.5能量衡算 (15)2.5.1蒸发器 (16)2.5.2过热器 (17)2.5.3反应器中段 (17)2.5.4反应器下段 (18)第3章反应器设计 (20)3.1上段-氧化室 (20)3.1.1总述 (20)3.1.2塔径 (20)3.1.3壁厚 (20)3.1.4高度 (20)3.1.5封头 (21)3.2中段-换热器 (21)3.2.1总述 (21)3.2.2确定平均温度差Δt m (21)3.2.3假定总传热系数K (22)3.2.4计算传热面积A (22)3.2.5选择管程数、壳程数、尺寸、管数 (22)3.2.6确定外壳直径 (22)3.3下段-换热器 (23)3.3.1总述 (23)3.3.2确定相关参数 (23)3.4反应器结构 (23)3.4.1换热器外壳直径 (23)3.4.2换热器的材料、壁厚、封头、管板 (23)3.4.3换热器折流挡板 (23)3.4.4反应器流体进出口用钢管设计 (24)3.5法兰设计 (24)3.5.1上段法兰 (24)3.5.2中段法兰 (24)3.5.3其它法兰 (25)3.6结构装配图 (25)3.6.1上段-上封头 (26)3.6.2上段-中段连接、管板、换热管、催化剂 (26)3.6.3中段-下段连接、折流挡板 (27)3.6.4下段-下封头 (27)总结 (28)参考文献 (30)致谢 (32)第1章绪论1.1甲醇、甲醛的主要理化性质及工业用途1.1.1甲醇理化性质1.物理性质（1）概述甲醇（Methanol）是最简单的饱和一元醇类，分子式为CH3OH，相对分子质量为32.04。
年产5万吨甲醛工艺设计---氧化反应器的设计
目录摘要 (1)Abstract (1)1. 产物甲醛概述 (2)1.1 甲醛的性质及用途 (2)1.1.1甲醛的理化性质 (2)1.1.2甲醛的应用及相关问题 (3)1.2甲醛的生产 (3)1.2.1 我国的生产情况 (3)1.2.2 世界的生产情况 (4)2. 甲醛的生产工艺介绍 (4)2.1 甲醛的生产方法 (4)2.1.1 甲醇过量法（银催化法） (5)2.1.2 空气过量法（铁钼催化法） (6)2.2 生产工艺影响因素 (6)2.3化学反应器的分类 (7)2.3.1 按聚集状态分类 (8)2.3.2 按反应器形状分类 (8)2.3.3 按操作方式分类 (8)2.3.4 按流动状态分类 (8)2.3.5 按换热方式分类 (9)3.工艺流程简述 (9)3.1 工艺流程框图 (9)3.2 银催化法对催化剂的选择 (9)3.3 生产方法的选定 (10)4. 工艺计算 (10)4.1 设计任务 (10)4.2 物料衡算 (10)4.2.1 化学反应 (10)4.2.2 反应器进出口物料衡算表 (11)4.3 能量衡算 (11)4.3.1 反应热 (11)4.3.2 冷凝热 (12)4.3.3 转化气带出的热量 (12)5. 反应器工艺尺寸计算 (13)5.1催化剂床层高度及直径计算 (14)5.2 反应床层阻力降计算 (14)5.3 反应器冷却段工艺计算 (15)5.3.1 混合气体的性质 (16)5.3.2 反应器急冷段 (17)5.3.2.1计算管数及管长 (17)5.3.2.2 传热系数K 的校核 (18)5.3.2.3 计算管程压力降 (19)5.3.3 反应器壳体直径的确定 (19)5.3.4 反应器封头的选择 (20)5.3.5 反应器总高度的确定 (20)结束语 (22)参考文献 (23)谢辞 (24)年产5万吨甲醛工艺设计---氧化反应器的设计摘要：甲醛是重要的化工产品。
这篇文章主要介绍了甲醛的性质、用途、主要生产方法、市场前景及发展趋势，设计了年产5万吨甲醛的生产工艺。
年产5万吨甲醛、2万吨甲缩醛、2万吨脲醛树脂项目二期工程2万吨脲醛树脂项目
年产5万吨甲醛、2万吨甲缩醛、2万吨脲醛树脂项目二期工程（2万吨脲醛树脂项目）竣工环境保护验收监测报告书报告编号：SDAH-HY-402-2018建设单位：菏泽市绿源科技木业有限公司编制单位：山东安和安全技术研究院有限公司二〇一八年十月二十六日公司简介山东安和安全技术研究院有限公司成立于2011年8月，公司现拥有化工、机械、环境工程、仪器分析、预防医学等各类专业技术人员50余名，其中高级工程师7名，工程师16名，硕士研究生11名，本科及以上学历人员占80%以上。
实验办公面积达1400平米，实验室配置气相色谱仪、气质联用仪、液相色谱仪、离子色谱仪、原子吸收分光光度计、原子荧光光度计等大型分析仪器及检测设备共计200余台，检测专用车3辆，实验室储存标准物质200余种。
2014年11月取得甲级职业卫生技术服务资质，在全国职业卫生技术服务机构实验室检测能力比对连续2年获得优秀；环境监测获得检测资质以来在山东省环保厅组织的全省社会环璄检测质量评比中连续3年获得优秀。
公司作为专业的第三方技术服务机构，在以下业务领域拥有资质并为客户提供优质服务。
职业卫生领域：◇职业病危害因素检测及评价◇建设项目职业病危害预评价、控制效果评价、现状评价环境领域：◇环境因素检测空气和废气、水和废水、土壤、噪声和振动、环境现状监测、建设项目竣工环境保护验收、建设项目环境影响评价监测、环境事故应急预案、应急检测、ISO环境管理体系环境监测◇民用建筑工程室内环境污染物检测安全领域：安全隐患排查、应急预案编制、安全咨询、安全生产标准化咨询、两体系建设咨询食品领域：微生物检测、常规理化检测、食品添加剂检测、毒害物质检测公共场所领域：游泳场所、理发店、美容店、旅店、医院洁净手术部、二次供水等环境空气、水的检测重点实验室：有机实验室、无机理化室、色谱室、光谱室、微生物实验室、技术分析及重大课题研讨室、样品存放室、药品存放室、采样仪器存放室我公司拥有高端检测仪器、专业技术人员及各类权威专家，我们将不断提升整体技术水平，以诚信的服务态度、严谨的工作作风，为客户提供优质、专业、客观、公正、准确的数据和技术服务,帮助您们防范及减少风险，为您们的职业健康、环境及食品安全保驾护航。
固定床课程设计
固定床课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握固定床反应器的基本概念、原理及其在化工生产中的应用；2. 使学生了解固定床反应器的类型、结构及其对反应性能的影响；3. 帮助学生理解固定床反应器内物质的传递过程及其对反应速率的影响。
技能目标：1. 培养学生运用固定床反应器的基本原理，分析实际化工生产过程中固定床反应器的设计与操作；2. 提高学生运用数学模型对固定床反应器性能进行预测和优化的能力；3. 培养学生通过实验、数据分析和解决实际问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对化学工程学科的兴趣，培养其主动学习和探究的精神；2. 培养学生的团队合作意识，使其在小组讨论和实验中学会倾听、尊重和协作；3. 增强学生的环保意识，使其认识到化学反应过程对环境的影响，并积极倡导绿色化学。
课程性质：本课程为化学工程与工艺专业核心课程，以理论教学和实践教学相结合的方式进行。
学生特点：学生已具备一定的化学基础和化工原理知识，具有一定的数学和物理学习能力。
教学要求：结合课程性质、学生特点，本课程要求学生在理解固定床反应器基本原理的基础上，能够运用所学知识解决实际问题，培养实际操作能力和创新能力。
通过本课程的学习，学生能够达到上述课程目标，为今后从事化工生产及相关领域的研究与开发工作奠定基础。
二、教学内容1. 固定床反应器基本原理：包括反应器类型、结构特点、反应物和产物在床层内的流动及反应过程。
教材章节：第二章“固定床反应器”内容列举：反应器内流动特性、反应速率方程、反应器设计方程。
2. 固定床反应器设计：涉及床层直径、高度、反应器内流速等参数的计算与优化。
教材章节：第三章“固定床反应器设计”内容列举：床层设计、流速计算、压降分析、反应器性能优化。
3. 固定床反应器操作与控制：分析操作条件对反应器性能的影响，探讨反应器控制策略。
教材章节：第四章“固定床反应器操作与控制”内容列举：操作条件影响、温度控制、压力控制、反应器稳定性分析。
固定床反应器设计
根据化工产品的生产条件和工艺要求进 行固定床反应器的工艺设计。
一、固体催化剂基础知识
（一）催化作用与催化剂 1、定义：催化剂是一种物质，它能够加速反应的速率而
不改变该反应的标准自由焓的变化，这种作用称为催 化作用。 2、催化剂组成与功能 绝大多数固体催化剂工业催化剂有三类可以区分的组分， 即：①活性组分；②助催化剂；③载体。 3、催化剂性能与标志 必须具备高活性，合理的流体流动性质及长寿命这三个条 件。
2．平衡的供应链和倾斜的供应链
根据供应链容量与用户需求的关系可以划分为 平衡的供应链和倾斜的供应链。一个供应链具有一 定的、相对稳定的设备容量和生产能力（所有节点 企业能力的综合，包括供应商、制造商、运输商、 分销商、零售商等），但用户需求处于不断变化的 过程中，当供应链的容量能满足用户需求时，供应 链处于平衡状态，而当市场变化加剧，造成供应链 成本增加、库存增加、浪费增加等现象时，企业不 是在最优状态下运作，供应链则处于倾斜状态。
(二)工业催化剂的制备 1、沉淀法 2、浸渍法 3、混合法 4、熔融法 5、离子交换法 6、催化剂的成型
二、气固相催化反应动力学基础
(一)气固相催化反应速率的表示
反应速率
反应量 (反应区域)(反应时间)
上式中的反应区域，气固相催化反应有几种选择：
(1)选用催化剂体积，反应速率单位为 kmol/(m3催化剂.h)
要认识到现代物流企业的开放性，企业你中有我，我中 有你，任何企业都不能独立运作，只有合作才能实现共赢。
【引入案例】 沃尔玛的供应链物流战略
在1979年，凯玛特是零售业的巨头之一，拥有1891家商 店，平均每家商店的收入为725万美元。当时的沃尔玛只是美 国南方的一个小零售商，只有229家商店，每家商店的收入也 只是凯玛特的一半。在十余年时间里，沃尔玛改变了自己。 1992年，沃尔玛的每平方英尺的销售额最高，并且在所有零 售商中，其库存周转次数和运营利润都是最高的。如今，沃 尔玛是世界上最大、利润最高的零售商。沃尔玛是如何成功 的呢？其起点在于坚持不懈地致力于满足顾客的需要。它的 目标是保证顾客无论何时何地都能买到所需的商品，以及优 化成本结构，提供具有竞争力的定价。实现这个目标的关键 在于使库存的连续补充成为其核心战略。通过直接转运技术， 商品被源源不断地送达沃尔玛的仓库，在那里商品不作停留 就被分送到各商店。这个战略大大降低了沃尔玛的销售成本， 并使其向顾客提供天天低价成为可能。 沃尔玛的物流战略是什么？以后如何转向或改变经营战略？
年产l.5万吨环氧乙烷的固定床反应器设计课程设计 精品
年产l.5万吨环氧乙烷的固定床反应器设计目录摘要 (2)Abstract (2)第一章概述 (3)第二章环氧乙烷的性质 (5)2.1 物理性质 (5)2.2 化学性质 (6)第三章设计方案的确定 (8)3.1 环氧乙烷的生产方法的确定 (8)3.2 催化剂的选择 (9)3.3 环氧乙烷生产工艺条件的确定 (9)3.3.1 反应温度 (9)3.3.2 反应压力 (9)3.3.3 空速 (10)3.3.4 原料配比和循环比 (10)3.3.5 抑制剂 (11)3.3.6 稳定剂的选择 (11)3.4 环氧乙烷生产的工艺流程 (11)3.4.1 工艺流程概述 (11)第四章工艺计算 (15)4.1 设计条件 (15)4.1.1 反应原理 (15)4.1.2 原料组成 (15)4.1.3 反应器条件 (16)4.2 物料衡算 (16)4.3 热量衡算 (19)第五章反应器的设计 (24)5.1 催化剂的用量 (24)5.2 确定氧化反应器的基本尺寸 (26)5.3 床层压力降的计算 (27)5.4 传热面积的核算 (28)5.4.1 床层对壁面的给热系数的计算 (28)5.4.2 总传热系数的计算 (28)5.4.3 传热面积的核算 (29)5.5 反应器塔径的确定 (30)第六章结论 (32)参考文献 (33)致谢 (34)摘要综述了环氧乙烷的性质、用途及生产方法。
简介了直接氧化法合成环氧乙烷的方法及反应原理。
以年产l.5万吨环氧乙烷的固定床反应器设计为例，介绍固定床反应器工艺计算和结构计算情况。
根据设计条件和要求，通过物料恒算、热量恒算及其他工艺计算设计出年产l.5万吨环氧乙烷的固定床反应器，并确定反应器的选型和尺寸，计算压降，催化剂用量等，设计出符合要求的反应器。
关键词环氧乙烷；固定床反应器；物量衡算；能量衡算AbstractThe nature use and production methods of Oxirane were simply introduced. Introduced direct oxidation synthesis methods of epoxy ethane and reaction principle.With fixed-bed reactor for producing Oxirane with an annual output of 15000 tons as example，the cajculation situations of process of fixed-bed reactor were introduced.In the design，wemainly calculated the process parameter and the size of the oxidized reactor.According to the design conditions and requirements，through constant calculate, heat material constant calculate and other process calculation designed annual l5,000 tons of epoxy ethane fixed-bed reactor, and determined the reactor selection and size, calculate pressure drop, catalyst etc, designed to meet the requirements of the reactor.Keywords Oxirane ,Fixed-bed reactor,material balance, heat balance第一章概述环氧乙烷(Oxirane)又名氧化乙烯(Ethylene Oxide)，是最简单的环状醚。
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目录5.0×104t/y甲醛生产用固定床反应器设计 (1)Fixed-bed Reactor Design of 5.0×104t/y Formaldehyde (1)1. 概述 (2)1.1银法制甲醛生产工艺 (2)1.2铁钼催化氧化法 (2)2. 原料、辅助原料、产品的主要技术规格 (4)2.1银法和铁钼法生产甲醛的技术经济指标 (4)2.2原辅料规格及消耗配比 (4)2.3产品质量标准 (5)3. 反应工段工艺简介 (6)4. 反应工段工艺计算 (7)4.1催化反应过程的物料衡算 (7)4.1.1 计算用原始数据 (7)4.1.2 化学反应 (7)4.2合成甲醛过程的热量衡算 (9)4.2.1 各物质比热容的计算 (9)4.2.2 各物质焓值的计算 (10)5．反应器工艺尺寸计算 (12)5.1反应器型式的确定 (12)5.2合成甲醛反应器几何尺寸的确定 (12)5.2.1 设计依据 (12)5.2.3 列管根数的确定 (15)5.2.4 列管式固定床反应器壳体内径的确定 (15)6. 设计体会 (18)参考文献 (19)3.6×104t/y甲醛生产用固定床反应器设计根据自己的产量确定题目摘要：本文选用铁钼法，以甲醇、空气和水蒸气为原料，经预热、反应、换热后得甲醛产品。
设计规模为3.6万吨/年的工业级甲醛。
根据反应特征，采用等温固定床列管式反应器，通过物料衡算，确定了反应器的工艺参数、类型及特征尺寸，容器内径1500 mm、列管根数为1805根、三角形排列、管长6000mm。
关键词：甲醛；甲醇；设计；固定床反应器（根据自己的设计选用的路线确定关键词）Fixed-bed Reactor Design of 5.0×104t/y FormaldehydeAbstract:Industrial grade formaldehyde of 50, 000 ton per year was designed via iron molybdenum process, methanol, air, and water vapor as raw material by preheating, the reaction, and heat transfer. According to the reaction characteristics, isothermal packed-bed reactor tube was chose, and at same time according to material balance, process parameters, type and feature size determine. The reactor diameter is 1, 500 mm, the number of tubes is 1805, equilateral triangle arranged and the length of tube is 6000mm.Key words: Formaldehyde; Methanol; Design; Fixed-bed reactor请根据自己的设计进行润色修改完善！1. 概述甲醛是最简单的醛，结构简式为HCHO，通常把它归为饱和一元醛，但它又相当于二元醛。
甲醛是一种无色、具有刺激性且易溶于水的气体。
易溶于水、醇和醚。
甲醛在常温下是气态，通常以水溶液形式出现。
它有凝固蛋白质的作用，其35%～40%的水溶液通称为福尔马林，常作为浸渍标本的溶液。
甲醛是一种重要的有机原料，为较高毒性的物质，在我国有毒化学品优先控制名单上甲醛高居第二位。
甲醛属用途广泛、生产工艺简单、原料供应充足的大众化工产品，是甲醇下游产品种中的主干。
甲醛除可直接用作消毒、杀菌、防腐剂外，合成树脂、表面活性剂、塑料、橡胶、皮革、造纸、染料、制药、农药、照相胶片、炸药、建筑材料以及消毒、熏蒸和防腐过程中均要用到甲醛。
人造板工业发达，对甲醛的需求量甚大。
甲醛的用途非常广泛，可以说甲醛是化学工业中的多面手。
甲醛的生产方法有多种，目前工艺比较成熟的有甲醇空气氧化法(其中包括甲醇过量法和空气过量法) 、甲缩醛氧化法。
其中利用甲醇空气氧化法生产甲醛主要有两类不同的工艺[1]，其一是采用银催化剂的“甲醇过量法”，也称“银催化法”（简称“银法”）；其二是采用铁钼氧化物催化剂的“空气过量法”，也称“铁钼催化法”（简称“铁钼法”）。
1.1 银法制甲醛生产工艺银法制甲醛是早期生产甲醛的主要方法，是在过量甲醇(甲醇蒸汽浓度控制在爆炸区上限，37％以上)条件下，甲醇汽、空气和水汽混合物在金属型催化剂上进行脱氢-氧化反应，通常采用Ag催化剂，故称为“Ag该方法是用银作催化剂（最好使用电解银催化剂，甲醛的收率可达87%），甲醇与空气的混合物为原料，在固定床反应器中进行催化氧化反应生成甲醛，反应温度在550～700℃之间。
甲醇、空气在蒸发器汽化后再加入一定量的水蒸汽形成三元混合气，经过过热和过滤后在电解银催化剂作用下生成甲醛。
甲醛反应气经过急冷段和冷却段，回收部分热量后用脱盐水吸收，得到37%～40%的甲醛产品。
1.2 铁钼催化氧化法我国采用铁钼法生产甲醛，虽在60年代已经开始使用，但技术进展缓慢，由于催化剂性能和工艺控制问题，生产水平较低，直到90年代引进国外成套设备技术后，才改变了我国“铁钼法”甲醛生产水平不如“银法”的状况。
铁钼氧化物催化剂属甲醇单纯氧化制甲醛工艺，在空气过量的情况下进行，以体积计为94%左右，甲醛几乎全部被氧化，其触媒是一种铁和钼氧化物的混合物，以片状、球型或者颗粒形式装入管式氧化器列管中，开车时由管间的导热油循环加热到260℃，氧化反应发生后由导热油拆热;装置运行相当稳定，性能重现性非常好，抗氧化性优良，能在较低的温度下(300～380℃)进行反应，从而减少副反应的产生，具有较高的选择性，可不通过精馏直接获得低醇的55%左右的高浓度甲醛，由于催化剂装填在列管内，能够很好地把握床层的均匀度，不会出现裂缝、翻身等现象，固催化剂的寿命长达一年以上。
2. 原料、辅助原料、产品的主要技术规格2.1 银法和铁钼法生产甲醛的技术经济指标表1 银法和铁钼法生产甲醛的技术经济指标对比项目银法铁钼法投资比 1.00 1.15～1.30 甲醇单耗，kg/t 445～470 4.20～4.37 项目银法铁钼法能耗节余，美元/t 6.2 11.9生产成本比 1.0 1.0反应温度>37 <7甲醇质量分数600～700 280～350 催化剂寿命，月3～6 12～18 甲醛质量分数/% 37～40 55～60 产品醇含量/% 4～8 0.5～1.5 产品酸含量/% 100～200 200～300 收率/% 86～90 95～98 组分电解银或载体银Fe-Mo 对毒物敏感大小失活原因烧结或中毒Mo升华综上可知，我组选择铁钼催化法生产甲醛。
2.2 原辅料规格及消耗配比表2 原辅料规格及消耗配比2.3 产品质量标准表3 铁钼法生产甲醛的产品组成3. 反应工段工艺简介本设计所采用的生产工艺流程[3]如下：将含量约为8.4％的甲醇在甲醇预热器中预热到沸点，然后再通过蒸发器在其沸点下将甲醇从液态变为气态，然后和经空气预热气预热的空气混合，其中空气中所含氧气的含量约为10％，再经过一个预热器将混合气体升温到℃165，进入反应器进行反应，最终获得纯度为37%的产品甲醛。
其工艺流程图如图1所示。
Array图1 反应工段工艺流程图4. 反应工段工艺计算本工艺[4]是在压力为1个大气压，温度为350 ℃下，在铁钼催化剂上进行的等温气固相催化反应。
4.1 催化反应过程的物料衡算 4.1.1 计算用原始数据此处所选的原始数据均为年产3.6万吨甲醛的中间试验数据。
进入反应器时，甲醇含量约为8.4%，氧气含量约为10%（体积分数），进料空气和甲醇的摩尔比为3.6。
表4 原料气的组成(摩尔比%)CH 3OH O 2 H 2ON 2 10852294.1.2 化学反应主反应[5]： O H HCHO O OH CH 223222+→+ 平行反应：23H HCHO OH CH +→O H CO O OH CH 22234232+→+ O H CO O OH CH 2232+→+O H CH H OH CH 2423+→+ O H H C O O H O OH CH 223+→+表5 反应中涉及到的物质的相对分子质量 CH 3OHO 2 HCHO N 2 H 2CO H 2O323230.0328228184.1.3 物料衡算过程催化合成甲醛过程是一个连续流动反应，在定态下，其物料衡算基本公式：某组分反应消耗量某组分流出量某组分流入量+=。
本工艺计算[6]以生产3.6万吨甲醛，按330天计，工业级别的甲醛质量分数为37%。
则每小时生产工业级别的甲醛的量为hkg /5.454542433010106.334=⨯⨯⨯ 其物质的量为h kmol h kg /56/8.1681%375.4545==⨯，并以其为基准。
4.1.4.1 反应器进口物料的计算根据表3，表5中各组分的数据计算可得：空气的物质的量：h kmol /22.32406.906.3=⨯ 氧气的物质的量：h kmol /09.6821.022.324=⨯ 氮气的物质的量：h kmol /90.25278.022.324=⨯ 水蒸气的物质的量： h kmol / 01.446084.0416.006.90=⨯表6原料气的组成及含量物质摩尔分数(%) 物质的量（kmol/h ）OH CH 31090.062O868.09O H 252446.012N29252.90 4.1.4.2 反应器出口物料的计算未反应的甲醇的物质的量[7]： h kmol /6.396.0106.90=-⨯）（ 生成甲醛的物质的量： h k m o l /56.85 水蒸气的物质的量：h kmol /29.5320002.00018.02003.02005.094.006.9001.446=++⨯+⨯+⨯+）（未反应的氧气的物质的量：h kmol /79.24)0002.0003.0005.05.194.05.0(06.9021.022.324=++⨯+⨯⨯-⨯氮气的物质的量： h k m o l /90.252 二氧化碳的物质的量：h kmol /45.0 一氧化碳的物质的量：h koml /27.0 甲烷的物质的量： h k m o l /16.0 氢气的物质的量： h k m o l /01.9 甲酸的物质的量： h k m o l /02.0表7 反应器出口主要气体的组成及含量物质摩尔分数(%) 物质的量（kmol/h ） OHCH 30.004 3.6HCHO0.09 85.56 O H 20.59 532.29 2O 0.03 24.79 2N0.28 252.902H 0.019.014.2 合成甲醛过程的热量衡算热量衡算[8]过程以℃350，常压下的气体为计算基准。